双离合器自动变速器静扭试验工装的优化设计

师愿，葛宗强，裴华军

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

双离合器自动变速器静扭试验工装的优化设计

师愿，葛宗强，裴华军

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介绍了双离合器自动变速器齿轴静扭试验的评价指标，并以某国产双离合器自动变速器的齿轴静扭试验为例，通过对其试验过程中存在问题的描述，分析原因，提出优化措施，解决工装夹具问题。

双离合器；自动变速器；静扭；工装

CLC NO.:U469.1Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-56-03

引言

静扭强度反映的是变速器齿轴所能承受的最大静态载荷，通过考察变速箱齿轴系统所能承受的极限载荷，可以验证齿轴系统的弯曲强度是否满足设计要求。

1、静扭试验的评价指标

对于双离合器自动变速器齿轴静扭试验来说，其评价指标主要是静扭强度后备系数。由下式计算静扭强度后备系数：

式中：K1—静扭强度后备系数；M—试验结束时记录的扭矩；Memax—变速箱最大设计扭矩[1]。

根据QC/T 29063.2规定，轻型变速器的静扭强度后备系数K1≥2.5，则判定被试轻型变速器的静扭强度试验通过[2]。

2、静扭试验的试验方法

通过超低速高负载电机向变速箱输入轴静态施加扭矩，直到变速箱齿轴零部件出现失效或者达到满足设计要求的扭矩值为止。试验步骤如下：

1）将预挂一挡的变速箱装上台架；

2）通过工装夹具固定变速箱输出端；

3）启动电机加载到额定扭矩再卸载到0，记此时的转角为0度，目的是为了消除齿轮之间的相互间隙；

4）在输入轴端从0开始逐步增加输入扭矩，直到齿轴零部件发生破坏或者达到满足设计要求的扭矩值为止；

5）记录齿轴零部件失效前的最大扭矩值和破坏转角或满足设计要求的试验台最大扭矩和转角；

6）拆解并评价齿轴零部件。

3、某国产双离合器自动变速器静扭试验

3.1 变速箱装配要求

根据试验方法，本文选用2款国产双离合器自动变速器进行齿轴静扭试验。变速器只需要安装变速箱壳体及其连接螺栓、液压模块阀体、输入轴、中间轴、输出轴及其所有齿轮和1/3挡拨叉及其附件，驻车结构可以省略。

3.2 试验工装夹具

试验前需根据实际变速箱定做相应的输入轴承、输入内花键、壳体安装板及输出法兰这四样工装，来保证变速箱可以牢固、准确的和静扭试验台架相连接。

3.3 试验设备要求

1）驱动电机

（1）输出转速：≤0.15r/min；

（2）输出扭矩：≥2000Nm；

（3）布置形式：交流同步电机+摆线针轮减速器；

（4）试验输入转速：0.08r/min。

2）扭矩传感器

（1）扭矩传感器测量精度：≤5‰FS；

（2）扭矩范围：0-2000Nm。最大能超越量程的10%，在输入扭矩达到传感器的最大量程时，变速箱仍未被破坏时，台架会保护性停止加扭。

3.4 试验要求

试验过程应遵循如下要求，以保障试验顺利进行：

1）变速器壳体与连接板连接时，按与发动机联结状态进行安装；

2）在进行输出轴锁死时，应使用带有防止输出轴旋转滑移的固定专用工装，并选用全新的螺栓（螺栓强度等级12.9）进行相互连接；如无固定专用工装，需先将输出端螺栓初步打紧，台架加载至额定扭矩后卸载，此时再完全打紧输出端连接螺栓；

3）输出轴固定后，输入轴稳定缓慢旋转（参考值：0.08r/min），避免冲击加载；

4）输入轴与输出轴应只承受扭矩，不应有附加的弯矩作用；

采用氧化镁半熔法处理样品、热水浸提时发现，因氧化镁颗粒较细且带有电荷，其在水中不易凝聚，形成的沉淀体积较大，对高铼酸根有一定的吸附作用，故试验尝试采用加入凝聚剂的方式来凝聚沉淀以减少其对铼的吸附。选取2g氧化镁和铼标准溶液为试验对象，按照实验方法，分别以氨水、硝酸铵、聚乙烯醇和氢氧化钠为凝聚剂进行试验，以铼的测定值除以理论值计算铼回收率，结果见表2。

5）轮齿受载工作面与汽车行驶工况相同。

3.5 试验过程

图1 台架搭建示意图

按照上述4.4试验要求，将变速箱与安装板连接，驱动电机的输出轴通过输入花键经过输入轴承与变速箱的输入花键进行连接，变速箱输出法兰与输出锁死夹具上的第2个输出法兰通过定制的法兰进行连接，其中输出锁死夹具包括一个底座，2个L形支架和2个输出法兰。具体安装结构如下图1所示。

所有台架搭建部分准备好后，用刀片在每个连接部分划直线做标记，有高度差的连接部分用记号笔画直线做记号，如图2所示。然后按照3静扭试验的试验方法开始试验。

图2 工装夹具划线

3.6 试验结果

2款变速箱试验数据见下图3和图4所示。

图3 1号变速箱试验数据

图4 2号变速箱试验数据

单从试验结果来看，试验顺利通过，静扭强度后备系数K1≥2.5，但是我们在试验后重新检查工装夹具时，发现原来划的标记在第二次试验后发生移动，如下图5所示。

图5 划线位置移动

4、分析原因

按照上述方法对台架进行搭建后，主要出现如下问题点：→输入转角偏大

→曲线中出现斜率平缓段

→在小角度的转角下，输入扭矩上升缓慢

4.1 输入转角偏大

根据之前所进行的多台试验结果和工装夹具对比，台架搭建存在的区别主要为输出端固定工装，两次使用工装不相同。

之前所进行的多台试验：共5个连接工装，2个旋转法兰、2个L形支架、1个底座。最后一个旋转法兰与L形支架连接孔径分别为Φ17/Φ13，连接8个螺栓。

本次试验：共6个连接工装，3个旋转法兰、2个L形支架、1个底座。最后一个旋转法兰与L形支架连接孔径分别为Φ17/Φ13，仅能连接4个螺栓。

故本次试验输入转角偏大是由于输出端固定工装改变，紧固螺栓变少，整体刚性较差导致。

4.2 曲线中出现斜率平缓段

2号变速箱试验在输入到一定扭矩时，曲线平缓了几度（如下图6所示），转化至输出端约0.7°。检查夹具，在第一次试验中，L形支架未产生滑转。但在第二次试验后，L形支架与底座之间存在滑转，滑转照片见上图5中的IV。故判断由于L形支架滑转，使曲线变平缓。

图6 2号变速箱齿轴静扭试验数据

图7 驻车极限静扭试验数据

4.3 在小角度的转角下，输入扭矩上升缓慢

两次试验，都是在小角度转角下输入扭矩上升缓慢（见上图3和图4），但对比之前驻车试验，在同样转角时，驻车极限静扭输入扭矩是其10倍左右（见上图7）。驻车极限静扭相比齿轴静扭试验，多使用了1对齿轮副及棘轮、棘爪，未使用输出法兰及后端台架固定工装。故判断齿轴极限静扭小角度曲线平缓，是由于台架输出端固定工装连接导致。

5、工装夹具优化设计

通过与之前试验结果及试验工装夹具比较分析，判断台架输出固定端的整体刚度较差是导致上述问题的主要原因，故应对台架固定端固定方式进行优化。

具体方案如下：

1）原工装中底座侧面安装的2个L形支架与3个输出法兰替换成一个滑板，滑板设计为U型槽结构，直接用螺栓连接在底座上，U型槽和底座接触的两个侧面，要求足够平滑，并且垂直度良好，作用是防止输出端在承受扭矩时发生旋转。如下图8所示。

2）在滑板上除了留有和底座安装的螺栓孔外，还需要特制三个和变速箱输出法兰安装的孔位，在孔位中制作三个小轴套，起到定位的作用（如图9所示红色部位），其中具体位置及孔位大小、轴套孔径大小应根据具体变速箱的输出法兰进行制作。

图8 滑板

图9 小轴套

6、试验验证

经使用新优化的工装夹具进行试验，夹具整体刚度有较大提升。

7、总结

本文通过实际进行双离合器自动变速器的齿轴静扭试验，详细介绍了变速箱齿轴静扭试验的过程，并根据实际试验当中发生的问题，剖析原因得出结论，针对工装夹具整体刚度不够的情况进行优化设计，从而获得了较好的效果。

[1]QC/T 568.2汽车机械式变速器总成台架试验方法(征求意见稿).

[2]QC/T 29063.2汽车机械式变速器总成技术条件(征求意见稿).

Optimum design of static torsion test fixture for double clutch automatic transmission

Shi Yuan, Ge Zongqiang, Pei Huajun
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Auhui Hefei 230601 )

This paper introduces the evaluation index of the dual clutch automatic transmission gear shaft static torsion test, and a domestic double clutch automatic transmission gear shaft static torsion test as an example, through analyzing the reasons for the problems described, the test process, put forward the optimization measures, solve the problem of fixture.

double clutch; automatic transmission; static torque; tooling

U469.1

A

1671-7988 (2017)02-56-03

师愿，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.019